河东地区早期文化遗址时空分布研究

高明灿 , 吕红医 , 张冰雪 , 王珂昕

(郑州大学 建筑学院，郑州 450000)

0 引言

位于黄河中游的河东地区是中国早期国家文明起源的重要区域，区域内分布大量旧石器时代、新石器时代、夏商周时期的文化遗址。对河东地区早期文化遗址的时空分布进行系统的研究，对于揭示早期国家文明的发展、演进具有重要的实证意义。

目前，国内已有学者对文化遗址的时空分布展开了广泛的研究[1-4]，主要分为两个方面：一是研究对象，主要包括对旧石器时代至夏商周时期遗址生成环境的专题研究，如朱诚等对湖北旧石器时代至战国时期人类遗址分布的研究，揭示了这一阶段遗址分布与地势、河流之间的关系[5]；王成玲等对鲁东南地区新石器时代遗址时空分布特征的研究，揭示了从大汶口文化时期至龙山文化时期文化遗址分布与环境、气候、经济发展之间的联系[6]。此外，还有对人类史前聚落时空演变特征的专题研究，如李中轩等对河南省史前人类遗址时空分布的研究，通过空间分布、濒河性、空间集聚度等指标，探讨了其时空分布的驱动因子[7]；王琳等探讨了西辽河地区史前聚落的时空演变与生业模式和气候历史之间的相关性[8]。二是研究方法，呈现出了从定性向定量研究的转变，尤其是近年来GIS空间分析方法的应用。定性研究如霍修顺对青海古代文化遗址时空分布特征的研究，通过对青海省古代的各个历史阶段文化遗址以及文物的研究，提出了青海古代文化遗址分布特点及原因[9]。定量研究如李开封等对旧石器时代至商周时期贵州遗址空间分布的研究，借助GIS空间分析方法，揭示了贵州地区旧石器时代至夏商周时期遗址的分布和自然地理之间的联系以及这些文化遗址分布伴随时间推移而发生的演变[10]；张达等借助GIS空间分析方法对湖南省早期聚落遗址时空分布特征的研究与考察[11]。

本研究聚焦于河东地区旧石器时代至夏商周时期文化遗址的时空分布现状，通过GIS空间分析法分析古代河东地区早期文化遗址的分布及其演变规律，探究其生成的地理环境因素，以期厘清中国早期国家文明的发展、演变过程。

1 研究区域、数据来源和研究方法

1.1 研究区概况

河东地区范围为今山西沁水以西、霍山以南地区，相当于今山西临汾市、运城市(图1)。河东地区属于温带大陆性气候，地形以山地丘陵为主，整体呈四周高、中间低，西有吕梁山脉，北有太岳山，南有王屋山和中条山，其间有临汾盆地、运城盆地两大盆地，其中运城盆地与临汾盆地的平均海拔分别为320～400 m，450～600 m。另外，河东地区区域内有河流200余条，其中汾河流域面积最大[12]。

图1 河东地区[13]

史载上古时期的都城多在河东地区，夏后禹曾受禅都于平阳(今山西安邑或临汾)[14]，河东地区已发现早期文化遗址2 000余处，包括新石器时代陶寺遗址等国家级遗址。

1.2 数据来源

文化遗址数据主要来源于运城市、临汾市文物保护单位，包括山西省文物局官方网站2017年5月公布的全国重点文物保护单位名录(第1～8批)、2017年3月公布的山西省文物保护单位名录(第1～5批)，并且以《中国文物地图集·山西分册》中记录的市级文物保护单位、县级文物保护单位、未定级文物保护单位作为补充，并将其按照旧石器时代、新石器时代、夏商周时期进行分类，得到3类早期文化遗址，其中旧石器时代文化遗址76处，新石器时代文化遗址1 053处，夏商周时期文化遗址941处。通过谷歌地图抓取其经纬度信息，确定其在空间上的位置，并在ArcGIS 10.0软件中建立数据库，进行可视化处理，得到不同时期的河东地区文化遗址分布图。高程数据采用谷歌地图中河东地区12.5 m精度DEM数据，将其与文化遗址分布图进行叠加分析，此外，还有基于DEM数据的坡度、坡向、地表水流数据。研究区域边界主要以谭其骧先生的《中国历史地图集》中旧石器时代、新石器时代和夏商周时期的历史地图[13]作为参考依据。

1.3 研究方法

1.3.1标准差椭圆(SDE)。通过标准差椭圆来确定各时期文化遗址的分布方向，以椭圆的长轴代表文化遗址分布的主要方向，短轴代表文化遗址分布的次要方向，椭圆的倾斜角度代表文化遗址的分布趋势，通过对比各时期文化遗址的分布趋势及方向，可得出其时空分布方向的演变特征[15-16]。

1.3.2核密度估算法。运用核密度估算法可以反映文化遗址在空间上的分布密度及聚集特征，通过文化遗址的核密度值来反映其集聚程度，核密度值越大，文化遗址点分布越密集[17-18]。

1.3.3最邻近指数法。通过对文化遗址进行最邻近指数分析，确定研究区域内文化遗址的空间分布类型，并得出各文化遗址点的邻近值。如果最邻近指数小于1，则遗址点空间分布类型属于聚集分布型；如果最邻近指数等于1，则遗址点空间分布类型为随机分布型；如果最邻近指数大于1，则遗址点属于均匀分布型[19]。

1.3.4地貌差异分析。地形的坡度、坡向往往对文化遗址点的分布产生显著的影响。通过ArcGIS 10.0软件生成坡度、坡向分析模型，将文化遗址点与之建立空间连接，分析不同坡度、坡向对文化遗址点分布的影响。

1.3.5双变量相关性分析。借助SPSS软件，分析各高程等级与文化遗址数量之间的相关性，用Pearson相关系数来表示二者的相关程度。若Pearson相关系数值大于0，表明高程等级和遗址数量呈正相关；若等于0，二者非线性相关；若小于0，二者呈负相关。其中双尾值为显著性检验结果，小于0.05即认为显著，表明分析结果具有统计学意义，公式为：r12=s12/(s11s22) 。式中：r12表示变量1(高程等级)和变量2(文化遗址数量)之间的Pearson相关系数；s12是变量1和变量2的协方差；s11为变量1的方差；s22为变量2的方差[20]。参与分析的数据样本需服从正态分布，因此，在进行Pearson相关性分析前需对数据进行正态性检验，若检验结果显著性大于0.05，则数据样本服从正态分布，反之，数据样本不服从正态分布，无法用该方法进行相关性分析。

1.3.6水文分析。运用ArcGIS 10.0软件水文分析功能提取河东地区地表水流方向，分析文化遗址的分布与水系之间的关系[21]。

2 早期文化遗址的分布格局及特征

2.1 早期文化遗址聚集特征

运用GIS最邻近指数计算工具，探究河东地区早期文化遗址的空间分布模式。结果显示：早期文化遗址在旧石器时代、新石器时代、夏商周时期的分布模式皆为空间聚集，且旧石器时代文化遗址集聚程度较低[22]，自旧石器时代至夏商周时期，最邻近指数R变化不大，但临界值z值变化显著，在新石器时代达到-20.133 158，说明文化遗址的集聚程度大大增加(表1)。究其原因，是由于旧石器时代人口数量少，原始社会结构单一，人群间活动关联度低；至新石器时代，生产力进步，人口增多，导致这一时期文化遗址数量激增，文化遗址聚集度增大；夏商周时期在此基础上进一步发展，呈现出相似的聚集特征。

表1 平均最邻近的相邻要素汇总

2.2 各时期文化遗址分布核密度

运用核密度估算法进一步识别河东地区不同时期文化遗址的分布格局，得到核密度分布(图2)。其中旧石器时代文化遗址呈组团状分布且数量仅占早期遗址总量的3.7%，新石器时代开始至夏商周时期，文化遗址总的数量占比分别为50.9%，45.5%，且开始呈带状分布。在其分布带中出现多个高密度组团，其中最为显著的便是以陶寺遗址为中心的高密度组团，究其原因是陶寺文化对其周边地区强大的影响力，是其大范围吸纳、高度兴盛的特点所致[23]。处于河东地区的陶寺文化，早在距今4 300～4 000 年前就已进入了邦国阶段，成为中国文明核心在中原形成的起点[24]。

图2 河东地区文化遗址核密度分析

2.3 各时期文化遗址分布方向

运用ArcGIS 10.0标准差椭圆分析各时期文化遗址的分布方向(图3)。在旧石器时代，由于采集和狩猎经济的限制，早期人类难以结成大的集团[25]，为适应环境的变化和生存的需要，旧石器时代早期人类逐渐形成了依托山地洞穴的栖居方式[26]，该时期留存的文化遗址较多地分布在山地边缘。新石器时代，文化遗址的分布方向整体呈西南—东北走向，该特征至夏商周时期更为显著。因此，河东地区早期文化遗址整体上在区域中部呈现西南—东北走向的带状分布(图3)。河东地区早期文化遗址的分布与地势地貌息息相关，其中旧石器时代文化遗址主要分布在该区域西北部的吕梁山脉、中部太岳山区，南部的中条山、王屋山区，东南部的太行山脉，其分布与山地联系尤为紧密；新石器时代文化遗址集中分布在地势平坦的运汾盆地内；考古学研究证实，新石器时代晚期文化和夏商文化有明显的继承关系，因此，夏商周时期文化遗址在此基础上逐渐发展，呈现出了相似的分布格局[27]。

图3 不同时期文化遗址分布方向

3 早期文化遗址分布的影响因素

3.1 地势地貌的影响

河东地区地形以盆地为主，黄土高原沟壑纵横，地形破碎，崎岖不平[28]，其复杂的地势地貌对早期文化遗址的分布有着显著的影响。史前时期的人类对环境有着强烈的依赖性，聚落选址的地带意味着拥有满足人类生存需要的资源与环境[29]。

3.1.1坡度因素。毕硕本等在相关研究中指出，坡度大小对地表物质流动和能量转换的规模与强度会造成一定的影响，并且坡度大的地方更容易发生山体滑坡、泥石流等自然灾害，因此，坡度小的地方更加适宜人类生存[30]。根据其坡度等级划分标准进行分级：第 1级坡度为[0°，3°)，非常适宜人类居住；第2级坡度为[3°，6°)，较为适宜人类居住；第3级坡度为[6°，10°)，不太适宜人类居住；第4级坡度为10°及以上。以此坡度分级统计旧石器时代、新石器时代、夏商周时期文化遗址数量(表2)，绘制3个时期不同坡度文化遗址百分比变化散点图(图4)。由表2和图4可知，旧石器时代处于1级、2级、3级、4级坡度上的文化遗址占该时期总数量的比例分别为26.3%，9.2%，13.2%，51.3%，新石器时代分别为49.1%，14.9%，13.1%，22.9%，夏商周时期分别为52.8%，14.5%，12.0%，20.7%。可以看出：一是各时期文化遗址的分布受坡度等级影响，且大多集中在第1级坡度[0°，3°)范围内，反映出古人定居选址多倾向于地势平坦的低坡度区[31]；二是自旧石器时代至夏商周时期，处于第1级坡度[0°，3°)范围内的文化遗址占比提高了1倍。这一现象说明河东地区早期聚落选址出现了逐渐向低坡度地区转移的倾向，但这一时期较高坡度地带仍分布有少部分文化遗址。

图4 不同坡度文化遗址数量占比变化

表2 不同坡度文化遗址分布数量

3.1.2坡向因素。坡向是决定一个地带获取日照多少最重要的因素，而日照条件直接影响人们的居住、取暖、农业生产等。因此，坡向也是影响聚落选址的一个重要因素。统计各坡向旧石器时代、新石器时代、夏商周时期文化遗址数量(表3)。由表3可知，研究区域内早期文化遗址绝大多数分布在平坦地带或者朝阳的坡向，以东南向、西南向和南向遗址分布最多；旧石器时代文化遗址分布在东南向和西南向的占比最大，为17.1%，新石器时代文化遗址分布在西南向的占比最大，为17.4%，夏商周时期分布在南向的占比最大，为15.7%；在一些不适宜人类居住的坡向中也有文化遗址分布，这与所处地区的河流水系以及土地资源的限制有关[32]。

表3 不同坡向文化遗址分布数量

3.1.3高程因素。为探究聚落选址与高程的关系，将河东地区高程进一步分为11级。第1级为203～300 m，第2级为301～400 m，第3级为401～500 m，第4级为501～600 m，第5级为601～700 m，第6级为701～800 m，第7级为801～900 m,第8级为901～1 000 m，第9级为1 001～1 100 m，第10级为1 101～1 200 m，第11级为1 200 m以上[33]，并以此高程分级统计旧石器时代、新石器时代、夏商周时期文化遗址的数量(表4)，并分析各时期不同高程文化遗址数量变化(图5)。由表4和图5可知，旧石器时代处于第1～11级高程上的文化遗址占该时期总数量的比例分别为0，9.2%，25.0%，15.8%，15.8%，11.8%，6.6%，5.3%，1.3%，2.6%，6.6%，新石器时代分别为0.5%，0，25.5%，17.4%，10.1%，10.3%，8.5%，7.7%，5.0%，3.5%，11.5%，夏商周时期分别为0.4%，14.2%，23.7%，15.9%，8.4%，9.8%，7.4%，5.7%，5.4%，4.0%，5.1%。3个时期文化遗址数量在不同等级高程中分布的共性表现是旧石器时代、新石器时代与夏商周时期文化遗址分布随着高程等级的升高，有明显的下降趋势，且在第3级高程即401～500 m高程处出现拐点，此后占比逐渐下降，但在较高高程处仍有部分文化遗址分布，表明河东地区最适合早期人类居住的高程范围为401～500 m。差异性表现则是相较于旧石器时代、新石器时代文化遗址，在第2级高程即301～400 m的较低海拔地带，夏商周时期文化遗址数量占该时期文化遗址总数量的比例为14.2%，占比增大。在第11级高程即1 200 m以上的地带依然分布有119处新石器时代文化遗址，占比为11.5%，这与《尚书·尧典》中“日永星火，以正仲夏。厥民因，鸟兽希革”相契合，即在水灾多发的地带，新石器时代的先民多生活在高处以避水灾[34]。

表4 不同高程文化遗址分布数量

图5 不同高程文化遗址数量占比变化

除去遗址数量中的极端值后，对各时期遗址数量进行正态性检验，样本中各个时期文化遗址数量正态性检验显著性均大于0.05，可进行Pearson相关性分析。

借助SPSS软件对各时期文化遗址数量和高程等级进行双变量相关性分析。3个时期的文化遗址数量与高程等级相关性显著，分析结果具有统计学意义，旧石器时代、新石器时代、夏商周时期的Pearson相关系数分别为-0.959，-0.913，-0.883，说明二者呈现负相关，即高程越高的地区，文化遗址数量越少。此外，3个时期的Pearson相关系数绝对值分别为0.959，0.913，0.883，呈现出自旧石器时代至夏商周时期递减的趋势，说明文化遗址与高程等级的相关性发生了变化，呈现出逐渐减弱的趋势，表明地势对早期人类定居选址的束缚逐渐减弱。究其原因，是由于旧石器时代生产力低下，高海拔地区有天然岩洞，为该时期人类提供天然居所，而到了新石器时期和夏商周时期，随着人类生产力水平提高，其居住方式逐渐脱离天然岩洞的束缚，经过了从半地穴式到茅茨土阶的发展，且农业生产逐渐取代采集狩猎，海拔较低处人们可以较容易地利用与改造地形[35]，因此，文化遗址逐渐转移至海拔较低的平坦地带。

3.2 地表水流的影响

河东地区河流分属黄河、海河两大水系，其中汾河是黄河的第二大支流。运用GIS软件的水文分析功能提取河东地区地表水流并分析其密度。为进一步探究各时期文化遗址分布与河网密度之间的联系，将河东地区河网密度值分为9级，第1级为0～0.14，第2级为0.15～0.27，第3级为0.28～0.41，第4级为0.42～0.54，第5级为0.55～0.68，第6级为0.69～0.82，第7级为0.83～0.95，第8级为0.96～1.09，第9级为1.10～1.22，并以此河网密度分级统计旧石器时代、新石器时代、夏商周时期文化遗址的数量(表5)和3个时期不同河网密度等级文化遗址数量变化(图6)。

表5 不同河网密度文化遗址分布数量

图6 不同河网密度文化遗址数量占比变化

由表5和图6可知，旧石器时代处于第1～9级河网密度中的文化遗址占该时期总数量的比例分别为0，1.3%，24.7%，32.5%，19.5%，9.0%，13.0%，0，0；新石器时代文化遗址占比分别为0，0.9%，7.8%，13.3%，16.5%，41.4%，17.3%，2.3%，0.6%；夏商周时期文化遗址占比分别为0，0.5%，4.8%，11.2%，16.7%，40.0%，21.1%，3.6%，2.1%。可以发现：旧石器时代文化遗址多分布在河网密度值为0.28～0.68的地带，其占比变化较大，说明旧石器时代早期人类定居选址受多种因素影响较大，除考虑水源外，还要兼顾地形地貌等因素的影响；新石器时代文化遗址多分布在河网密度值为0.42～0.95的地带；夏商周时期文化遗址分布与新石器时代文化遗址分布趋势相近，主要分布在河网核密度值为0.42～0.95的地带，新石器时代与夏商周时期文化遗址多处于运汾盆地内，该地带地势较低，地形平坦，地貌组成简单，适合地表水流汇聚，说明早期遗址的发展、演变与水源等自然地理条件有着不可分割的联系。河网密布、水源充沛的地区是古人建立都城、定居、生产生活的最佳位置，各时期文化遗址所处地带河网的密度值呈现出逐渐升高的趋势，究其原因，是随着社会生产力不断进步和社会结构逐渐复杂，水源对早期人类的重要性不断提升。

4 结论

(1)旧石器时代的文化遗址多出现在坡度较大、海拔较高的地带，平坦地带分布极少。通过坡向分析发现，西南向和东南向分布遗址数量最多，占比最大，其选址与河网密度尚未形成明显的线性关系，这一时期的早期人类选址受多重因素的综合影响。

(2)新石器时代的文化遗址依然分布在河网密集处，但文化遗址分布区域的海拔逐渐降低，呈现从山地向丘陵转移的特征，且呈现明显的聚集性。对比地表水流的分布密度，发现新石器时代文化遗址多分布在河网密集地带，相比旧石器时代，遗址与水源的联系更为密切，且其分布在南向、东南向、西南向所占比例最大。

(3)夏商周时期的文化遗址的分布对高海拔、高坡度地形的依赖大幅降低，该时期的文化遗址在新石器时代文化遗址的基础上进一步发展，多集中分布在运汾盆地内的平原地区，呈现以陶寺遗址(史称尧都)为中心的集聚特征。

(4)河东地区自旧石器时代至夏商周时期，文化遗址的分布整体上呈现从高海拔的山地向中部平坦、水源充足的运汾盆地移动，从散点式、无明显聚集向政治文化中心集聚的特征。